JP3606950B2 - たばこフィルターおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、たばこ有害成分の濾過性能および喫味が良好でかつ、通気抵抗、硬度、断面状態が良好なたばこフィルターおよびその製造方法、並びに前記フィルターを備えたたばこに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たばこ煙中のタール類を除去し、喫味に優れるたばこ煙用フィルターとして、セルロースアセテートの繊維束をトリアセチンなどの可塑剤を用いて成型したフィルターが広く使用されている。このフィルターは、適度な通気抵抗と良好な断面状態を有しているとともに、可塑剤により繊維同士を部分的に融着して成型しているため、フィルターとして適当な硬さを有する。しかし、繊維同士を融着させているため、使用後に廃棄すると、環境中で形状が崩壊するまでに長時間を要し、環境汚染の一因となる。
【０００３】
一方、クレープ状に加工した木材パルプシートを原料とした紙製のたばこ煙用フィルターや再生セルロース繊維束で形成されたたばこ煙用フィルターも知られている。これらのフィルターは、セルロースアセテート繊維束からなるフィルターと比較して、湿潤時の崩壊性が若干高く、環境汚染をある程度軽減できる。しかし、たばこの喫味が劣ると共に、フィルターとして必要なフェノール類の選択除去性がセルロースアセテートに比べて極端に低い。
【０００４】
さらに、シート状素材にクレープ加工及び／又はエンボス加工を施して棒状フィルターに巻き上げる慣用の方法では、適当な通気抵抗、喫煙者に対して不快感を与えない程度の硬度、および断面組織の均一性を同時に充足させることが困難である。例えば、フィルターの硬度は、セルロースアセテート繊維束フィルターなどのように可塑剤や特殊なバインダーを用いたり、繊維の断面形状を変化させることにより向上させることができる。また、フィルターの通気抵抗も、クレープ加工やエンボス加工に伴うクレープやエンボスの深さにより容易に調整可能である。しかし、通気抵抗を適度な範囲に調整すると、フィルターの組織が粗となり、フィルターの硬度が低下し、断面組織も不均一となる。そのため、フィルタ好なフィルターを得ることができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、通気抵抗、硬度、および断面組織の均一性の高いたばこフィルターおよびその製造方法、並びに前記フィルターを用いたたばこを提供することにある。
本発明の他の目的は、たばこの喫味および有害成分の濾過性能が良好なたばこフィルターおよびその製造方法、並びに前記フィルターを用いたたばこを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、湿潤による崩壊性が高く、環境汚染を軽減する上で有用なたばこフィルターおよびその製造方法、並びに前記フィルターを用いたたばこを提供することにある。
本発明の別の目的は、前記の如き優れた特性を有するたばこフィルターを簡単な操作で効率よく製造できる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討の結果、セルロースエステルを含むシートの特性とフィルター化の条件とを組み合わせると、たばこの喫味および有害成分の濾過性能だけでなく、適度な通気抵抗、高い硬度、および小さな断面空隙率を有するたばこフィルターが得られることを見いだし、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明のたばこフィルターは、セルロースエステル成分と叩解パルプとを含み、かつ坪量２０〜３５ｇ／ｍ ² 、密度０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ ³ を有し、クレープ加工及び／又はエンボス加工が施された抄紙構造のシート状素材を、充填密度０．１５〜０．２０ｇ／ｃｍ ³ で棒状に巻き上げることにより形成される棒状のたばこフィルターであって、断面外周が２４．５±０．２ｍｍ、長さが１０±０．２ｃｍであるとき、通気抵抗が３００〜５００ｍｍＷＧ、硬度が８８％以上、断面空隙率が２％以下である。
セルロースエステル成分の含有量は、シート状素材全体の４０重量％以上であってもよい。シート状素材の充填密度は、下記式で表される。
Ｄ＝Ｆ／（Ｓ×Ｌ）
（式中、Ｄはシート状素材の充填密度（ｇ／ｃｍ³）、Ｆはシート状素材の充填量（ｇ）、Ｓはフィルター断面積（ｃｍ²）、Ｌはフィルター長さ（ｃｍ）を示す）
前記フィルターの断面外周は１７〜２７ｍｍ程度であってもよい。前記セルロースエステル成分は、セルロースエステル繊維、セルロースエステル短繊維、フィブリル化セルロースエステル繊維、表面がエステル化処理されたセルロース繊維、およびセルロースエステルをコーティングした繊維からなる群から選択された少くとも一種である場合が多く、セルロースエステル成分は短繊維である場合が多い。
前記シート状素材は、セルロースエステル成分と叩解パルプとで構成できる。叩解パルプの叩解度は、ショッパーリーグラー式ろ水度２０〜９０°ＳＲであってもよい。さらに、前記フィルターは、湿潤により崩壊性を有していてもよい。
【０００８】
本発明の方法では、セルロースエステル成分と叩解パルプとを含み、かつ坪量２０〜３５ｇ／ｍ ² 、密度０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ ³ を有する抄紙構造のシート状素材をクレープ加工及び／又はエンボス加工し、充填密度０．１５〜０．２０ｇ／ｃｍ ³ で棒状に巻き上げることにより、断面外周が２４．５±０．２ｍｍ、長さが１０±０．２ｃｍであるとき、通気抵抗が３００〜５００ｍｍＷＧ、硬度が８８％以上、断面空隙率が２％以下であるたばこフィルターを製造する。この方法には、セルロースエステル成分の短繊維と叩解パルプとを含み、坪量２０〜３５ｇ／ｍ²、密度０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ³を有する抄紙構造のシート状素材に、１００℃以上のロールを用いてクレープ加工及び／又はエンボス加工を施し、充填密度０．１５〜０．２０ｇ／ｃｍ³で棒状に巻き上げるたばこフィルターの製造方法が含まれる。
本発明のたばこは、前記のたばこフィルターを備えている。
【０００９】
なお、本明細書において、「セルロースエステル成分」とは、セルロースエステル単体に限らず、表面の大部分がセルロースエステルで被覆された粉粒体又は繊維を含む意味に用いる。
また、「通気抵抗」「硬度」及び「断面空隙率」は、次のような方法により得られた値を意味する。
「通気抵抗」：フィルトローナー社製オートマチックテストステーションズＦＴＳ３００を用い、密閉式で測定した値である。すなわち、フィルターを通過する空気流量が１７．５ｍｌ／秒であるときの圧力損失を通気抵抗としてウォーターゲージ（ｍｍＷＧ）で表す。
「硬度」：フィルトローナー社製オートマチックハードネステクターＡＨＴ４００を用いて、測定した値（％）である。すなわち、所定条件下、フィルターに対して３００ｇの重りを乗せる前の直径をＡ，重りを乗せた後の直径をＢとしたとき、下記式に従って算出した値を硬度（％）として表す。
硬度（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
「断面空隙率」：１５ｍｍ長さに切断したフィルターに、外光の影響を防ぐため黒い紙を巻き、フィルターの一方の端面から、照明レベル７（４２万ルクス）の照明を照射する。光照射においては、照明装置（（株）ケンコー製，ＫＰＳ−１００Ｒ）に装着したライトガイド（５００ｍｍ径）をフィルターの端面に密着させた状態で照射する。そして、フィルターの他端に透過した光によって形成される明暗画像を画像処理装置で２５６階調の光量レベルに変換する。光量レベルが９０以上の階調部を空隙と定義し、全体の面積に占める空隙の割合（％）を断面空隙率として算出する。
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いるセルロースエステルとしては、例えば、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレートなどの有機酸エステル；硝酸セルロース、硫酸セルロース、リン酸セルロースなどの無機酸エステル；セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、硝酸酢酸セルロースなどの混合エステル；およびポリカプロラクトングラフト化セルロースアセテートなどのセルロースエステル誘導体などが例示される。これらのセルロースエステルは、単独で又は二種以上混合して利用できる。
【００１１】
セルロースエステルの平均置換度は、例えば１〜３程度である場合が多いが、特開平７−７６６３２号公報で提案されているように、平均置換度１〜２．１５、好ましくは１．１〜２．０程度のセルロースエステルを用いると、生分解性を高め、環境汚染を低減する上で有用である。
好ましいセルロースエステルには、有機酸エステル（例えば、炭素数２〜４程度の有機酸とのエステル）、特にセルロースアセテートが含まれる。セルロースアセテートの平均置換度は１．５〜３（例えば、２〜３）程度であるのが好ましい。
【００１２】
なお、たばこ煙の瀘過に関与する少くとも表面又は表層部がセルロースエステル（例えば、平均置換度１．５〜３の酢酸セルロースなど）で構成されているセルロース系繊維又は粉粒体を用いると、全体としての置換度が前記置換度より小さくても、たばこ煙の喫味や、タール類の除去効率などの瀘過特性に優れている。このようなセルロースエステルには、例えば、表面がエステル化処理されたエステル化セルロース（例えば、天然又は再生セルロースから誘導されるセルロース誘導体であって、表面が有機酸又はその酸無水物や無機酸（例えば、炭素数２〜４程度の有機酸又はその酸無水物）でエステル化されている繊維状又は粉粒状セルロース誘導体）や、セルロースエステルのコーティング物（例えば、木材パルプなどの繊維状又は粉末状セルロースがセルロースエステルで被覆された繊維状又は粉粒状セルロース誘導体）などが含まれる。前者のセルロース誘導体は、平均置換度が１．５以下（例えば、０．０２〜１．２）程度であってもよく、後者のセルロース誘導体の被覆量は、全体の０．１〜５０重量％程度であってもよい。このようなセルロース誘導体では、内部（芯部）に非エステル化部分を含むので、生分解性も高い。
【００１３】
セルロースエステル成分の形態は特に制限されず、セルロースエステル粉末、セルロースエステル繊維のいずれであってもよい。好ましいセルロースエステル成分は、少くともセルロースエステル繊維を含んでいる。セルロースエステル繊維は、例えば、（ｉ）慣用の紡糸法による繊維状セルロースエステル、（ｉｉ）フィブリル化したセルロースエステル繊維（例えば、特願平６−２８２５８４号に記載のように、セルロースエステル溶液を、ノズルから沈殿剤中に押出して凝固するまでに剪断力を作用させることにより得られる繊維であって、１５〜２５０μｍの平均直径及び０．５〜４．５ｍ^２ ／ｇのＢＥＴ比表面積を有するフィブリル化された繊維状セルロースエステル）、（ｉｉｉ）表面がエステル化処理されたエステル化セルロース繊維（例えば、特願平６−２８００５３号に記載のように、天然又は再生セルロース繊維から誘導される繊維状セルロース誘導体であって、表面が有機酸又はその酸無水物などでエステル化されている繊維）、（ｉｖ）セルロースエステルをコーティングした繊維（例えば、特願平６−２５４５５７号に記載のように、木材パルプなどの繊維状セルロースをセルロースエステルで被覆した繊維）などが含まれる。
【００１４】
これらのセルロースエステル成分は、単独で用いてもよく、粉粒状セルロースエステルと繊維状セルロースエステルとの組合わせ、種類の異なるセルロースエステル繊維の組合わせなどのように、二種以上組合わせて用いてもよい。
シート状素材を効率よく調製する観点からは、（ｉ）紡糸法によるセルロースエステル繊維、（ｉｉ）フィブリル化したセルロースエステル繊維、（ｉｉｉ）エステル化セルロース繊維、（ｉｖ）セルロースエステルをコーティングした繊維などの繊維状物を用いることが好ましい。また、湿潤による崩壊性を高める観点からは、例えば、セルロースエステル短繊維、（ｉｉ）フィブリル化されたセルロースエステル繊維、（ｉｉｉ）エステル化セルロース繊維、（ｉｖ）セルロースエステルをコーティングした繊維が好ましい。
【００１５】
セルロースエステルを含むシート状素材を得るためには、セルロースエステル繊維、特にセルロースエステル短繊維を用いるのが好ましい。
セルロースエステル繊維の長さは、抄紙性などを損わない限り特に限定されず、慣用の湿式抄造法にてシートを調製したり、自然界での崩壊性を高める場合には、例えば、１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜８ｍｍ程度であり、３〜７ｍｍ程度である場合が多い。繊維長が短すぎると、短繊維を製造するためのコストが上昇し易くなるとともに、シート強度が弱くなり、巻き上げ時にシートが切れるなどのトラブルが生じ易くなる。また、繊維長が長すぎると水への分散性が低下し、湿式抄造によるシート化が困難になるとともに、崩壊性も低下し易い。
【００１６】
セルロースエステル繊維の繊度は、例えば、１〜１０デニールであり、好ましくは２〜８（例えば、２〜７）デニール、さらに好ましくは３〜６デニール程度である。繊度が小さ過ぎると、一般的な方法で効率よく製造することが困難となり、紡糸に特殊な方法を必要とし、太過ぎると、フィルターの濾過効率やシートの強度が低下するだけでなく、シートが嵩高くなり易く巻き上げが困難になり、断面組織の均一性が低下しやすくなる。
【００１７】
セルロースエステル繊維は、捲縮繊維であってもよく非捲縮繊維であってもよい。抄紙性、湿潤時の崩壊性又は分散性の点からは、非捲縮繊維が好ましい。 セルロースエステル繊維の断面形状は、特に制限されず、円形、楕円形、三角形などの多角形、断面異形のいずれであってもよい。フィルターの通気性を高めるためには、断面異形のセルロースエステル繊維が有利である（特願平６−２９２１４９号）。断面異形のセルロースエステル繊維において、繊維の断面外縁に対する外接円の直径Ｄ１ と内接円の直径Ｄ２ との比Ｒ（＝Ｄ１／Ｄ２）は２以上、好ましくは２．２〜６、さらに好ましくは２．３〜５、特に３〜５程度である。このような断面形状の繊維を用いると、通気抵抗が低いにも拘らず硬度の高いフィルターを得ることができるとともに、濾過性能も高めることもできる。断面異形のセルロースエステル繊維において、断面形状は、例えば、Ｘ字形、Ｙ字形、Ｈ字形、Ｒ字形、Ｉ字形などのいずれであってもよいが、Ｘ字形、Ｙ字形、Ｈ字形又はＩ字形、特にＹ字形が好ましい。
【００１８】
たばこフィルター用のシート状素材は、喫味及び濾過性能を損なわない範囲で前記セルロースエステル成分を含み、抄紙構造を有していればよいが、セルロースエステル成分の含有量は、例えば、シート状素材全体の４０重量％以上（例えば、４５〜１００％）、好ましくは５０重量％以上（例えば、５０〜１００重量％）である。なお、セルロースエステルの粉粒体や繊維（短繊維）は単独では自己接着性や抄紙性が劣り、良質のシート状素材を得ることが困難である場合が多い。このような場合は、叩解パルプ及び／又はバインダー（天然又は合成樹脂系バインダー）と併用してシート化するのが好ましい。好ましい態様では、セルロースエステル成分（好ましくはセルロースエステル短繊維）は、少なくとも叩解パルプと併用し、混合抄紙する場合が多い。
【００１９】
なお、「叩解パルプ」とは、慣用の叩解機または解砕機で叩解した木材パルプ、リンター、麻などの天然セルロース繊維のパルプの他、合成繊維のパルプも含む意味に用いる。叩解パルプとしては、例えば、サルファイト法、クラフト法などの慣用の方法で広葉樹、針葉樹などから得られる木材パルプを用いる場合が多い。叩解パルプは、叩解によりフィブリル化し、製紙性を有する。
【００２０】
叩解度は、セルロースエステル成分（セルロースエステル繊維など）との共存系での抄紙性などを損わない範囲で選択でき、例えば、ショッパーリーグラー式ろ水度２０〜９０°ＳＲ、好ましくは２０〜８０°ＳＲ、さらに好ましくは３０〜７０°ＳＲ程度であり、３０〜６０°ＳＲ程度である場合が多い。叩解度が低過ぎると、絡み合いによりセルロースエステル成分（セルロースエステル短繊維など）を十分接着することができなくなり、シート強度が低下し易く、叩解度が高すぎると、繊維間の結合力、接着性が強くなり過ぎ、崩壊性が低下し易い。
【００２１】
セルロースエステル成分（例えば、セルロースエステル短繊維）と叩解パルプとの割合は、セルロースエステル成分の含有量が４０重量％以上（好ましくは５０重量％以上）であれば、如何なる範囲であっても喫味、濾過性能の高いフィルターを得ることができる。好ましい割合は、例えば、セルロースエステル成分／叩解パルプ＝９０／１０〜４０／６０（重量比）、好ましくは８０／２０〜４０／６０（重量比）、さらに好ましくは７０／３０〜５０／５０（重量比）程度である。
【００２２】
なお、前記叩解パルプに代えて、又は叩解パルプとともに、必要に応じて、微小繊維状セルロース（例えば、繊維径２μｍ以下、繊維長５０〜１０００μｍの微細繊維物質）を添加してもよい。微小繊維状セルロースの添加量は、例えば、フィルター全体の０．１〜１０重量％程度である（特願平６−２３９４０２号）。微小繊維状セルロースを用いると、粉粒状又は繊維状セルロースエステル成分に対する接着性や抄紙性などを高め、紙力を向上できる。
【００２３】
また、シート状素材の調製に際しては、必要に応じて、天然又は合成樹脂系バインダーを用いてもよい。特に、セルロースエステルの粉末や短繊維の含有量が高い場合や、乾式法で不織布状シートを調製する場合には、多少ともバインダーが必要な場合がある。このバインダーとしては、人体に悪影響を及ぼさず、喫味および崩壊性を損なわないバインダーが使用される。このようなバインダーには、例えば、食品添加物に属し、臭気のないバインダーが含まれる。また、バインダーの使用量は、できる限り少量（例えば、素材全体に対して１０重量％以下）であるのが好ましい。
【００２４】
バインダーは、水不溶性又は水難溶性バインダー（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチルなどのオレフィン系ポリマー、アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー、ポリエステル、ポリアミドなど）であってもよい。
【００２５】
湿潤時の崩壊性又は分散性が要求される場合には、水溶性バインダー（水溶性接着剤）を用いるのが好ましい。水溶性バインダーには、天然物系接着剤（例えば、デンプン、変性デンプン、可溶性デンプン、デキストラン、アラビアゴム、アルギン酸ナトリウム、カゼイン、ゼラチンなど）；セルロース誘導体（例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース、水溶性酢酸セルロースなど）；合成樹脂接着剤（例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性アクリル樹脂など）などが例示される。これらの水溶性接着剤は一種又は二種以上使用できる。
【００２６】
なお、バインダーは、溶液状又は分散液などの液状で使用してもよく、粉粒状で使用してもよい。また、湿潤時の崩壊性が要求される場合であっても、崩壊性を損わない程度の少量であれば非水溶性バインダーを使用してもよい。また、臭気、匂いが生成するバインダーであっても、喫味を損なわない限り使用してもよい。さらに、崩壊性や分散性を必要とする場合であっても、セルロースエステルの可塑剤も崩壊性を損なわない範囲であれば使用してもよい。
【００２７】
たばこフィルター用シート状素材は前記の成分で構成され、不織布状で抄紙構造を有している。抄紙構造とは、抄造により得られる用紙や和紙などのように、繊維が互いに絡み合った構造を意味する。そのため、シート状素材は特別なバインダーを用いない限り、乾燥時の紙力が大きいものの、雨水などによる湿潤に伴なって迅速に崩壊又は分散する。
【００２８】
このようなシート状素材は、慣用の乾式抄紙法、例えば、セルロースエステル成分と、必要に応じて叩解パルプなどの他の成分を、気流を用いてネットなどの通気性支持体に吹付けることによっても調製できるが、セルロースエステル成分と叩解パルプ、必要に応じてその他の成分を水に分散したスリラーを用いて、湿式抄造する方法が好ましい。そのため、好ましい抄紙構造には、湿式抄造による抄紙構造が含まれる。前記スリラーの固形分濃度は、抄紙可能な範囲で適当に選択でき、例えば、０．００５〜０．５重量％程度である。抄紙は慣用の方法で行うことができ、例えば、多孔板などを備えた湿式抄紙機を用いて抄紙し、脱水・乾燥することにより行うことができる。
【００２９】
たばこフィルター用シート状素材の特性は、フィルターの通気性、硬度およひ断面組織の均一性を損なわない範囲であればよく、例えば、坪量２０〜３５ｇ／ｍ^２、好ましくは２５〜３５ｇ／ｍ^２（例えば、２７〜３５ｇ／ｍ^２）程度、密度０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ^２、好ましくは０．３０〜０．４５ｇ／ｃｍ^２（例えば、０．３２〜０．４５ｇ／ｃｍ^２）程度である。坪量が小さ過ぎると、シートの調製が困難になるとともにシートの強度が低下し易い。一方、坪量が大き過ぎるとクレープ加工やエンボス加工工程でクレープやエンボスを形成することが困難となり、フィルターの断面組織に不均一な隙間が生成し易くなり、断面組織の均一性が低下しやすい。また、密度が小さ過ぎると、シートの強度が低下し、大き過ぎると、クレープ加工やエンボス加工工程でクレープやエンボスを形成することが困難となり易い。
【００３０】
このようなシート状素材は、適度な通気性、適度な硬度および断面組織の均一性を備えたフィルターを得る上で有用である。
本発明のたばこフィルターは、慣用の方法、例えば、一般的な紙フィルター用巻き上げ装置を用いて前記シート状素材を棒状に巻き上げることにより得ることができる。チャンネリングを抑制しつつたばこ煙を円滑かつ均一に通過させるため、巻き上げに先だって、シート状素材には、クレープ加工及び／又はエンボス加工が施される。そして、前記シート状素材にクレープ加工又はエンボス加工を施した後にロート中に巻き込み、巻紙により棒状に巻上げ、糊付けし、適当な長さに切断することによりたばこフィルターが得られる。
【００３１】
前記クレープ加工は、進行方向に沿って多数の溝が形成された一対のクレープ化ロールにシート状素材を通し、シートの進行方向に沿って皺及び若干の裂け目を形成することにより行なうことができる。エンボス加工は、格子状、ランダム状などに凹凸部が形成されたロール間にシート状素材を通したり、凹凸部が形成されたロールでシート状素材を押圧することにより行なうことができる。クレープ加工における溝の間隔と溝の深さ、エンボス加工による凹凸部の間隔と凹部の深さは、例えば、間隔０．５〜５ｍｍ、深さ０．１〜１ｍｍ（例えば、０．２〜０．９ｍｍ）程度の範囲から適当に選択できる。クレープ加工又はエンボス加工の深さは、０．３〜０．６ｍｍ（例えば、０．３〜０．５ｍｍ）程度である場合が多い。また、ロールに形成された溝や凹凸部の深さが一定であっても、ロール間のクリアランスを調整することにより、シートに対するクレープ加工及びエンボス加工の深さを自由に変えることができる。
【００３２】
クレープ加工又はエンボス加工において、ロールは加温又は加熱してもよく、加温しなくてもよい。適度な通気抵抗、硬度及び高い断面組織の均一性を有するたばこフィルターを得るためには、加温又は加熱したクレープ化ロール及び／又はエンボス加工ロールを用いてたばこフィルター用シート状素材をクレープ加工及び／又はエンボス加工するのが好ましい。このような方法では、シートにクレープや皺又は凹凸部が生成し易くなり、フィルターの通気抵抗が低い割に、高い硬度を示し、断面状態（均一性）も良好である。
ロールの加熱温度は、シート状素材の種類、所望する通気抵抗などに応じて選択でき、例えば、７０℃以上（例えば、８０〜１８０℃）、好ましくは９０℃以上（例えば、９０〜１７０℃）、さらに好ましくは１００℃以上（例えば、１１０〜１６０℃）程度である。クレープ加工やエンボス加工は、９０〜１７０℃、特に１００〜１６０℃程度に加熱されたロールを用いて行なう場合が多い。
【００３３】
前記シート状素材は、棒状、特に円柱状に巻き上げるの場合が多い。この巻き上げに際して、充填密度もフィルターの特性に影響を及ぼす。巻き上げによるシート状素材の充填密度は、フィルターの通気抵抗、硬度などを損なわない範囲で選択でき、例えば、０．１５〜０．２０ｇ／ｃｍ^３（例えば、０．１６〜０．２０ｇ／ｃｍ^３）、好ましくは０．１６〜０．１９ｇ／ｃｍ^３程度である。このような充填密度で巻き上げると、断面外周が１５〜３０ｍｍ（好ましくは１７〜２７ｍｍ）程度のフィルターに、適度な通気抵抗、高い硬度及び断面組織の均一性を付与できる。
【００３４】
このようにして得られたたばこフィルターは、断面外周が２４．５±０．２ｍｍ、長さが１０±０．２ｃｍであるとき、通気抵抗が３００〜５００ｍｍＷＧ（例えば、３１０〜４９０ｍｍＷＧ），好ましくは３００〜４５０ｍｍＷＧ程度であり、硬度が８８％以上（例えば、８８〜９５％）、好ましくは８９％以上（例えば、８９〜９３％）程度であり、断面組織の均一性の指標となる断面空隙率が２％以下（例えば、０．３〜１．７％）、１．５％以下（例えば、０．５〜１．５％）、さらに好ましくは１％以下であり、良好なフィルター特性を示す。なお、前記のように、断面外周が１５〜３０ｍｍ（好ましくは１７〜２７ｍｍ）程度のたばこフィルターであっても、シート状素材の充填率を前記範囲に調整すると、良好な通気抵抗、硬度、断面空隙率を有するたばこフィルターが得られる。
【００３５】
なお、フィルタープラグの作製に際して、円筒状の巻紙同士の端部での糊付け、巻上げられた棒状の素材と巻紙との糊付けが必要な場合、前記と同様の水不溶性バインダー又は水溶性バインダーが使用できる。湿潤時の崩壊性又は分散性を損わないためには、前記の水溶性接着剤を用いるのが好ましい。
また、セルロースエステル及び／又はシート状たばこフィルター素材は、種々の添加剤、例えば、カオリン、タルク、ケイソウ土、石英、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、アルミナなどの無機微粉末、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属の塩などの熱安定化剤、着色剤、油剤、歩留り向上剤、サイズ剤、活性炭などの吸着剤などを含んでいてもよい。特に、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸などの生分解促進剤、アナターゼ型チタンなどの光分解促進剤などを含むセルロースエステル成分（セルロースエステル短繊維など）は、自然環境中での分解を促進する上で有用である。なお、アナターゼ型チタンは、白色度改善剤としても機能する。
【００３６】
本発明のたばこは、前記たばこフィルターを備えている。たばこフィルターの配設部位は特に制限されないが、巻紙により、棒状に成型されたたばこにおいては、口元の部位、または口元と紙巻きタバコとの間に配設する場合が多い。また、たばこフィルターは、活性炭などの吸着剤を含んでいたもよく、たばこは、活性炭などの吸着剤が充填された充填部を備えていてもよい。なお、たばこの断面外周は、前記フィルターの断面外周に対応している場合が多く、通常、１５〜３０ｍｍ、特に１７〜２７ｍｍ程度である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のたばこフィルター及びたばこは、セルロースエステル成分を含むシート状素材のクレープ加工及び／又はエンボス加工と巻き上げにより形成され、適度な通気抵抗、高い硬度、および高い断面組織の均一性を有しているので、喫い心地がよい。また、喫味および有害成分の濾過性能に優れている。さらに、自然環境中での崩壊性も高く、環境汚染を軽減できる。
本発明の方法では、抄紙により得られるシート状素材を、クレープ加工及び／又はエンボス加工し、巻き上げるという簡単な操作で、前記の如き優れた特性を有するたばこフィルターを効率よく製造できる。
【００３８】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例において、坪量、ショッパーリーグラーろ水度、シート密度、水崩壊度、喫味は下記の方法により測定又は評価した。
【００３９】
坪量（ｇ／ｍ^２）：ＪＩＳ−Ｐ−８１２１
ショッパーリーグラーろ水度：ＪＩＳ−Ｐ−８１２１
シート密度（ｇ／ｃｍ^３）：計算式［坪量（ｇ／ｍ^２）／シート厚さ（ｃｍ）］÷１００００で算出した。なお、シート厚さはＪＩＳ−Ｐ−８１１８に準じて測定した。
【００４０】
水崩壊度（％）：試料約０．２ｇを、３００ｍｌ（直径７５ｍｍ）内の水２００ｍｌに投入し、渦中心部の高さが最も高い液面の３／４の高さとなるように、マグネチックスターラで撹拌し、１０分後および２０分後に試料の崩壊の挙動を観察し、以下の５段階の基準で評価した。
Ａ：１０分後に完全に崩壊する。
Ｂ：１０分後では一部崩壊しない部分（塊）があるものの、２０分後には完全に崩壊する。
Ｃ：２０分後にも崩壊しない部分が残ったり、または形状は崩壊しているものの、再凝集などにより一部に塊が残る。
Ｄ：２０分後にも試料の５０重量％以上が崩壊しないか、または形状は崩壊しているものの、再凝集などにより５０重量％以上が塊として残る。
Ｅ：２０分後にも殆ど崩壊しない。
【００４１】
喫味試験：紙巻たばこ［市販のたばこ（日本たばこ産業（株）、商品名「ハイライト」）のフィルターを除去したもの］にフィルター化した試料を取付け、喫煙愛好者５人によって下記の基準で香喫味を評価し、５人の評価を平均値で表した。
香喫味３：辛味がなく、たばこの旨味がある。
香喫味２：辛味はないが、旨味が落ちる。
香喫味１：辛味がある。
なお、通気抵抗（ｍｍＷＧ）、硬度（％）及び断面空隙率（％）は、それぞれ１０以上のサンプルについて測定し、その平均値を表に示す。
【００４２】
実施例１〜８および比較例１〜５
表１に記載したセルロースアセテート短繊維（いずれも、Ｙ断面（Ｄ１／Ｄ２＝３．７）、繊維長４ｍｍ、置換度２．４５）６０重量部と、叩解度４０°ＳＲの針葉樹漂白クラフトパルプ４０重量部とを、３０００００重量部の水に均一に分散し、円網式抄紙機を用いて湿式抄造し、脱水乾燥することにより、表１の坪量及び密度を有するシート状素材を調製した。
【００４３】
得られたシート状素材に対して、表１に記載のクレープ化ロール温度でクレープ加工（クレープ深さ約０．３５ｍｍ〜約０．４５ｍｍ）を施すとともに、表１に記載の充填密度で巻き上げることにより、円周２４．５±０．２ｍｍ、長さ１０±０．２ｃｍのフィルターを調製した。得られたフィルーの通気抵抗、硬度、断面空隙率を表１に示した。
【００４４】
【表１】

表より明らかなように、比較例でえられたフィルターは、通気抵抗、硬度、及び断面組織の均一性のいずれか１つの特性が劣っていた。これに対して、実施例で得られたフィルターは、通気抵抗が３００〜５００ｍｍＷＧ、硬度８８％以上、断面空隙率２％以下であり、良好なフィルター特性を示した。また、実施例１〜８のシート状素材の水崩壊度は全てランク「Ａ」であり、崩壊性又は分散性に優れていた。さらに、実施例１〜８のフィルターによる香喫味は２．２〜３．０の範囲にあり、良好であった。
【００４５】
実施例９
針葉樹サルファイトパルプ（α−セルロ−ス含量９２％）をセルロース原料として用い、アセチル化剤として無水酢酸、触媒として硫酸、反応溶媒として酢酸を用いて、アセチル化した後、熟成（加水分解）して、セルロースジアセテート／酢酸／水＝２０／６０／２０（重量比）の組成のドープを調製し、このドープを６０℃に調温した。一方、凝固剤として、２０℃の１０重量％酢酸水溶液を調製した。
【００４６】
そして、凝固剤を流すための流路を有するパイプと、このパイプに接続され、かつ前記パイプの流路内で下流方向に前記ドープを押出すための細孔を有するノズルと、このノズルの下流側に配されたカッティング手段（カッター）とを備えた装置を用い、一部がフィブリル化されたセルロースアセテート繊維を製造した。すなわち、パイプの流路に凝固剤を流しながら、ノズルの細孔からドープを押し、ドープが固化する前にカッティング手段の旋回流で切断することにより、一部がフィブリル化されたセルロースアセテート繊維を生成させた。
【００４７】
得られた繊維を遠心脱水した後、５０℃の温水中に投入し、洗浄・脱溶媒した。湿潤状態で顕微鏡下で観察した繊維の見掛けの直径は５０〜１５０μｍの範囲であった。前記繊維を１００℃の沸騰水中に投入して３０分間処理した後、脱水し、９０℃の熱風で乾燥したところ、フワフワの羽毛状繊維塊が得られた。
【００４８】
このようにして得られたフィブリル化したセルロースアセテート繊維（乾燥状態の繊維長０．３〜２ｍｍ、ＢＥＴ比表面積３．８ｍ^２／ｇ）５５重量部と、叩解度４５°ＳＲの針葉樹漂白クラフトパルプ４５重量部とを、３０００００重量部の水に均一に分散し、円網式抄紙機を用いて湿式抄造して脱水乾燥することにより、坪量３０ｇ／ｍ^２、密度０．４４ｇ／ｃｍ^３を有するシート状素材を調製した。
【００４９】
得られたシート状素材に対して、クレープ化ロール温度１３０℃でクレープ加工（クレープ深さ０．３５ｍｍ）を施し、充填密度０．１８ｇ／ｃｍ^３で巻き上げることにより、円周２４．５±０．２ｍｍ、長さ１０±０．２ｃｍのフィルターを調製した。このようにして得られたフィルターの特性を測定したところ、通気抵抗４２０ｍｍＷＧ、硬度８９．０％、断面空隙率１．２％であった。また、得られたフィルターの水崩壊度はランク「Ｂ」、香喫味は「２．７」であり、たばこフィルターとしての特性に優れていた。
【００５０】
実施例１０
針葉樹サルファイドパルプ（α−セルロース含有量９４％）１０ｇを、水１０００ｍｌに１時間浸漬した後、５倍まで脱液（濃縮）して酢酸１００ｍｌで置換した。得られた混合液に酢酸６００ｍｌ及び無水酢酸６００ｍｌを加え、窒素気流下、油浴中、８０℃で１時間反応させた。反応生成物を、水３０００ｍｌ中に投入し、過剰の無水酢酸を分解した後、濾別、水洗、乾燥し、平均置換度０．１５の繊維状セルロース誘導体（繊維長４ｍｍ、繊維径２０μｍ）を得た。
【００５１】
得られた繊維状セルロース誘導体の生分解性を調べたところ、６１％であった。なお、生分解性は、ＡＳＴＭ Ｄ５２０９に準拠し、活性汚泥として都市下水処理場活性汚泥を用いて評価した。また、供試試料は、試料２ｇを液体窒素中で３分間初期凍結し、コーヒーミルで３分間粉砕した後、液体窒素で１分間凍結し、振動粉砕機で３分間粉砕することにより調製した（１００メッシュパス）。そして、供試試料濃度１００ｐｐｍ（仕込み量３０ｍｇ）、前記汚泥濃度３０ｐｐｍ（仕込み量９ｍｇ）で、２５±１℃で４週間に亘り試験し、発生した二酸化炭素の量を分解された炭素数に換算し、供試試料の総炭素数との比率から分解率を求めた。
また、前記繊維状セルロース誘導体を分散染料（ディスパーズイエロー３）で染色し、繊維断面を顕微鏡で観察したところ、外部のみが染料に染まり、表面のみが選択的にアセチル化されていることが確認された。
【００５２】
表面が選択的にアセチル化されたサルファイトパルプ（平均置換度０．１５）７０重量部と、叩解度４５°ＳＲの針葉樹漂白クラフトパルプ３０重量部とを、３０００００重量部の水に均一に分散し、円網式抄紙機を用いて湿式抄造して脱水乾燥することにより、坪量３０ｇ／ｍ^２、密度０．４２ｇ／ｃｍ^３を有するシート状素材を調製した。
【００５３】
得られたシート状素材に対して、クレープ化ロール温度１２０℃でクレープ加工（クレープ深さ０．４０ｍｍ）を施し、充填密度０．１８ｇ／ｃｍ^３で巻き上げることにより、円周２４．５±０．２ｍｍ、長さ１０±０．２ｃｍのフィルターを調製した。このようにして得られたフィルターの特性を測定したところ、通気抵抗４３５ｍｍＷＧ、硬度８９．５％、断面空隙率０．９％であった。また、得られたフィルターの水崩壊度はランク「Ａ」、香喫味は「２．４」であり、たばこフィルターとしての特性に優れていた。

Claims (12)

1. セルロースエステル成分と叩解パルプとを含み、かつ坪量２０〜３５ｇ／ｍ ² 、密度０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ ³ を有し、クレープ加工及び／又はエンボス加工が施された抄紙構造のシート状素材を、充填密度０．１５〜０．２０ｇ／ｃｍ ³ で棒状に巻き上げることにより形成される棒状のたばこフィルターであって、断面外周が２４．５±０．２ｍｍ、長さが１０±０．２ｃｍであるとき、通気抵抗が３００〜５００ｍｍＷＧ、硬度が８８％以上、断面空隙率が２％以下であるたばこフィルター。
2. 断面外周が２４．５±０．２ｍｍ、長さ１０±０．２ｃｍであるとき、通気抵抗が３００〜４５０ｍｍＷＧ、硬度が８９％以上、断面空隙率が１％以下である請求項１記載のたばこフィルター。
3. セルロースエステル成分の含有量が、シート状素材全体の４０重量％以上である請求項１又は２記載のたばこフィルター。
4. セルロースエステル成分が、セルロースエステル繊維、セルロースエステル短繊維、フィブリル化セルロースエステル繊維、表面がエステル化処理されたセルロース繊維、およびセルロースエステルをコーティングした繊維からなる群から選択された少くとも一種である請求項１〜３のいずれかの項に記載のたばこフィルター。
5. 繊維状セルロースエステル成分の少くとも表面が置換度１．５〜３．０の酢酸セルロースで構成されている請求項１〜４のいずれかの項に記載のたばこフィルター。
6. 叩解パルプの叩解度が、ショッパーリーグラー式ろ水度２０〜９０°ＳＲである請求項１〜５のいずれかの項に記載のたばこフィルター。
7. シート状素材が、セルロースエステル成分の短繊維と、叩解パルプとを、前者／後者＝８０／２０〜４０／６０（重量比）の割合で含み、湿潤による崩壊性を有する請求項１〜６のいずれかに記載のたばこフィルター。
8. セルロースエステル成分の短繊維と、叩解パルプとを、前者／後者＝７０／３０〜５０／５０（重量比）の割合で含み、かつ坪量２０〜３５ｇ／ｍ ² 、密度０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ ³ を有し、クレープ加工及び／又はエンボス加工が施された抄紙構造のシート状素材を、棒状に巻き上げることにより形成される棒状のたばこフィルターであって、シート状素材の充填密度が０．１６〜０．１９（ｇ／ｃｍ³）であるとともに、断面外周が２４．５±０．２ｍｍ、長さが１０±０．２ｃｍであるとき、通気抵抗が３００〜５００ｍｍＷＧ、硬度が８８％以上、断面空隙率が２％以下であるたばこフィルター。
9. セルロースエステル成分と叩解パルプとを含み、かつ坪量２０〜３５ｇ／ｍ ² 、密度０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ ³ を有する抄紙構造のシート状素材をクレープ加工及び／又はエンボス加工し、充填密度０．１５〜０．２０ｇ／ｃｍ ³ で棒状に巻き上げることにより、断面外周が２４．５±０．２ｍｍ、長さが１０±０．２ｃｍであるとき、通気抵抗が３００〜５００ｍｍＷＧ、硬度が８８％以上、断面空隙率が２％以下であるたばこフィルターを製造する方法。
10. セルロースエステル成分の短繊維と叩解パルプとを含み、坪量２０〜３５ｇ／ｍ²、密度０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ³を有する抄紙構造のシート状素材に、１００℃以上のロールを用いてクレープ加工及び／又はエンボス加工を施し、充填密度０．１５〜０．２０ｇ／ｃｍ³で棒状に巻き上げるたばこフィルターの製造方法。
11. 坪量２０〜３５ｇ／ｍ²、密度０．３０〜０．４５ｇ／ｃｍ³のシート状素材に、１００〜１６０℃のロールを用いてクレープ加工及び／又はエンボス加工し、充填密度０．１６〜０．１９ｇ／ｃｍ³で棒状に巻き上げる請求項１０記載のたばこフィルターの製造方法。
12. 請求項１〜８のいずれかの項に記載のたばこフィルターを備えたたばこ。